Para los ingenieros y científicos, a veces el fracaso significa progreso. Cuando se desarrolla una nueva tecnología, el proceso consiste en probar sobre el terreno, fallar, ajustar y volver a probar, fallando cada vez un poco menos y aprendiendo lo que funciona y lo que no, hasta que por fin se consigue. El 5 de agosto de 2023, científicos del Laboratorio de Investigación Medioambiental de los Grandes Lagos(GLERL) de la NOAA, del Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico del Atlántico(AOML) de la NOAA y del Instituto de Investigación del Acuario de la Bahía de Monterrey(MBARI) observaron cómo un nuevo vehículo de superficie propulsado por energía solar, el SeaTrac, navegaba por los Grandes Lagos. Durante dos semanas, la embarcación navegó de forma autónoma por las aguas poco profundas del oeste del lago Erie equipada con tecnología de vanguardia, lo que permitió avanzar en la investigación ómica y en nuestra capacidad para vigilar las floraciones de algas nocivas (FAN).
El SeaTrac, que funciona con energía solar, es un vehículo autónomo de superficie capaz de navegar por las aguas poco profundas del oeste del lago Erie. Crédito de la foto: NOAA/GLERL
"A veces hay que fracasar para avanzar", afirma la doctora Kelly Goodwin, científica del AOML y presidenta del grupo de trabajo sobre ómicas de la NOAA. "Lo retocas y luego lo llevas al campo de nuevo, pensando que va a funcionar. Sigues intentándolo, volviendo a la mesa de dibujo hasta que funciona".
El objetivo era desarrollar un vehículo submarino totalmente autónomo (AUV) que pudiera recoger, procesar y analizar muestras biológicas y comunicar datos casi en tiempo real, soportando las duras condiciones tanto del océano abierto como de los Grandes Lagos. Un equipo de ingenieros y científicos del MBARI, junto con científicos de la NOAA, desplegó por primera vez con éxito un AUV de largo alcance (LRAUV) en la corriente de California, capaz de sumergirse cientos de metros y recoger muestras para análisis genéticos. Sin embargo, las aguas menos profundas y más inaccesibles de los Grandes Lagos resultaron demasiado difíciles para el LRAUV, lo que obligó al equipo a empezar de cero y buscar un vehículo más adecuado para aguas poco profundas, lo que finalmente condujo a esta misión con el SeaTrac.
Ver al SeaTrac navegar con éxito por el lago Erie fue motivo de celebración. "Hasta que todo el sistema no está en el agua, no se sabe realmente lo que va a pasar; esto demuestra lo complicado que es el proceso de ingeniería", dijo Goodwin.
El Dr. Reagan Errera (derecha), científico del GLERL de la NOAA, y Kyle Beadle, ingeniero marino, retiran el robot de muestreo 3G ESP del MBARI del interior del SeaTrac. Crédito de la foto: NOAA/Kelly Goodwin
Aunque el SeaTrac difiere del LRAUV en su capacidad de navegar sólo por la superficie del agua, los dos vehículos autónomos comparten la capacidad de recoger muestras biológicas alojando un robot conocido como "el 3G ESP", o Procesador de Muestras Ambientales de 3ª Generación. El instrumento fue desarrollado por el MBARI para recoger muestras de agua sin intervención humana para análisis ' ómicos. La ' ómica' de la NOAA, un área de interés científico y tecnológico en expansión, emplea campos como la metagenómica, la metatranscriptómica y la proteómica para examinar el material genético (ADN, ARN y proteínas) de una gran variedad de especies, desde organismos microscópicos hasta grandes peces o incluso mamíferos marinos.
Las muestras recogidas de forma autónoma se analizarán en busca de ADN ambiental (ADNe), el material genético que dejan los organismos en el medio ambiente. El ADNe nos permite vigilar y comprender la vida acuática, incluidos los organismos causantes de las floraciones de algas nocivas en los Grandes Lagos. La capacidad de recoger ADNe de forma autónoma tiene varias ventajas, por ejemplo, la vigilancia en condiciones meteorológicas demasiado peligrosas para las misiones con tripulación, algo que el SeaTrac logró durante este despliegue. Fue un ejemplo de tenacidad científica, ya que los investigadores se unieron para superar las barreras y desbloquear nuevas capacidades para la vigilancia y la investigación de las HAB.
Foto de cerca del instrumento 3G ESP desarrollado por MBARI, que fue desplegado como carga útil en el SeaTrac para recoger y procesar muestras para la detección de ADNe y toxinas HAB. Crédito de la foto: NOAA/ GLERL
Además, el instrumento hizo algo más que recoger y conservar muestras para su posterior análisis de ADNe en el laboratorio. También procesó y analizó de forma autónoma muestras de toxinas HAB mientras navegaba por el lago. La combinación 3G ESP/SeaTrac estaba equipada con un sensor de última generación que medía sobre la marcha las concentraciones de toxinas HAB y transmitía los datos a los operadores en tierra. La entrega rápida de datos sobre toxinas a los gestores de recursos permitirá tomar decisiones informadas sobre la protección de la salud pública. Esta unidad de procesamiento a bordo fue desarrollada por científicos del MBARI y de los Centros Nacionales de Ciencias Oceánicas Costeras(NCCOS) de la NOAA.
Aunque el despliegue con éxito del SeaTrac con el 3G ESP equipado con un sensor de toxinas fue un hito importante, queda trabajo por hacer para desarrollar y utilizar esta tecnología acoplada a mayor escala. Con este fin, el AOML elaboró un Plan de Transición titulado "Advancing NOAA Autonomous 'Omics Capabilities" que resumía el esfuerzo de colaboración del AOML, el GLERL, el MBARI y el NCCOS. Firmado por la dirección de la NOAA en abril de 2023, el plan servirá de hoja de ruta para describir cómo madurará el proyecto a lo largo del tiempo con la investigación, el desarrollo y las pruebas en curso. En última instancia, los pasos dados para hacer avanzar esta tecnología y desbloquear nuevos medios para llevar a cabo investigaciones medioambientales críticas demuestran la importancia de asumir riesgos y fracasar hacia arriba.